一种基于动态结构光测量的过鱼道过鱼量自动计数系统及计数方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108739591A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810329539.X(22)申请日2018.04.13(71)申请人中国海洋大学地址266100山东省青岛市崂山区松岭路238号(72)发明人曹露洁李伦胡晓媛任宇王凯于喆昌绍兴龙陈天恩(74)专利代理机构北京中济纬天专利代理有限公司11429代理人孙静雅(51)Int.Cl.A01K61/95(2017.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种基于动态结构光测量的过鱼道过鱼量自动计数系统及计数方法(57)摘要本发明公开了一种基于动态结构光测量的过鱼道过鱼量自动计数系统及计数方法，所述的系统包括安装在过鱼道上方的侦测单元和结构光光源，所述的侦测单元包括与中央处理器电连接的水下CCD相机、声学收发器、方位传感器和通信接口，其中水下CCD相机和声学收发器布置在侦测单元表面并朝向过鱼道，通信接口则与安装在过鱼道外的数据处理工作站耦合，数据处理工作站内包括相互连接的数据采集单元和计数单元。本发明所公开的基于动态结构光测量的过鱼道过鱼量自动计数系统，通过在拍摄场景上方安装结构光光源，并向鱼道内投影，能够使投影结构光面最大程度地充满鱼道的横截面，进而提高准确度。CN108739591ACN108739591A权利要求书1/1页1.一种基于动态结构光测量的过鱼道过鱼量自动计数系统，其特征在于：所述的系统包括安装在过鱼道上方的侦测单元和结构光光源，所述的侦测单元包括与中央处理器电连接的水下CCD相机、声学收发器、方位传感器和通信接口，其中水下CCD相机和声学收发器布置在侦测单元表面并朝向过鱼道，通信接口则与安装在过鱼道外的数据处理工作站耦合，数据处理工作站内包括相互连接的数据采集单元和计数单元。2.根据权利要求1所述的的基于动态结构光测量的过鱼道过鱼量自动计数系统，其特征在于：结构光光源安装在侦测单元中水下CCD相机的拍摄场景上方。3.根据权利要求1所述的的基于动态结构光测量的过鱼道过鱼量自动计数系统，其特征在于：结构光光源发出的光为激光。4.一种基于动态结构光测量的过鱼道过鱼量自动计数方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用水下CCD相机拍摄到鱼游过结构光面时轮廓线变化的视频；(2)进行视频拆分，将同一条鱼分割成若干块长短不一的轮廓线；(3)采用平均滤波法降低图像噪声，假设一幅大小为N*N的原始图像X(a,b)，M为选取模板所对应的所有像素的总数目，Y(c,d)为经过平均滤波处理后的图像，式中(a,b)取值范围从0,1,2至N-1，s表示以中心为(a,b)的像素区域集合；(4)将拆分获得的图片每隔固定张数提取一张，进行匹配融合处理，设鱼道内水的流动方向是Y轴，垂直于水流和侧壁的方向为X轴，则所提取的图片中有效计数区域内各运动目标的轮廓线的几何中心分别为：Q1(x1,y1)、Q2(x2,y2)、Q3(x3,y3)、、、Qn(xn,yn)，下标表示图片序号，由于图片中轮廓线中心位置始终不变，即x1＝x2＝x3＝…＝xn、y1＝y2＝y3＝…＝yn，故而可以去掉x,y的下标，可将所有图片融合为：Q1(x,y)+Q2(x,y)+Q3(x,y)+…+Qn(x,y)＝Q1(x,y)+Q2(λx,y)+Q3(2λx,y)+…+Qn((n-1)λx,y)其中λ为鱼的平均游动速度；(5)根据鱼头部的朝向判断鱼的游动方向，与水流方向一致的为顺流方向，与水流方向相反的为逆流方向；(6)统计在整个计数时段内出现的所有鱼的数量n1及逆流方向游动的鱼的数量n2，则顺流方向的鱼的数量为n1-n2。2CN108739591A说明书1/4页一种基于动态结构光测量的过鱼道过鱼量自动计数系统及计数方法技术领域[0001]本发明属于水下目标检测与计数领域，特别涉及该领域中的一种基于动态结构光测量的过鱼道过鱼量自动计数系统及计数方法。背景技术[0002]近年来我国兴建了大量各型水电站，这些电站的坝体给鱼类自由迁移造成了困难，尤其是季节性和生理性迁徙带来了问题，威胁到鱼类的生存和繁衍。为解决这一问题，目前新建的大坝上专门设计有供鱼类通过的鱼道，并利用光、声及生化诱鱼技术试图将鱼诱导到鱼道入口，引导并帮助其通过鱼道。但是不同的鱼类通过鱼道的能力不同，不同的鱼道类型也使得鱼的过坝效果不同，因而需要对鱼道内实际过鱼情况进行统计，以便结合实际情况对鱼道结构进行优化设计、为鱼类保护措施的制定等提供依据。但由于过鱼时段、数量等较为随机，不可能通过人工二十四小时对鱼道进行监控，需要开发自动化和智能化的监控、统计方法。研究表明一般的磁、电和接触类传感器都难以胜任鱼类计数工作，而视觉技术有非接触、可视化、信号易采集传输的优点，可